Assessing and forecasting the impacts of global change on Mediterranean rivers. The SCARCE Consolider project on Iberian basins

Introduction

The Consolider-Ingenio 2010 project SCARCE, with the full title ??Assessing and predicting effects on water quantity and quality in Iberian Rivers caused by global change?? aims to examine and predict the relevance of global change on water availability, water quality, and ecosystem services in Mediterranean river basins of the Iberian Peninsula, as well as their socio-economic impacts. Starting in December 2009, it brought together a multidisciplinary team of 11 partner Spanish institutions, as well as the active involvement of water authorities, river basin managers, and other relevant agents as stakeholders.

Methods

The study areas are the Llobregat, Ebro, Jucar, and Guadalquivir river basins. These basins have been included in previous studies and projects, the majority of whom considered some of the aspects included in SCARCE but individually. Historical data will be used as a starting point of the project but also to obtain longer time series. The main added value of SCARCE project is the inclusion of scientific disciplines ranging from hydrology, geomorphology, ecology, chemistry, and ecotoxicology, to engineering, modeling, and economy, in an unprecedented effort in the Mediterranean area. The project performs data mining, field, and lab research as well as modeling and upscaling of the findings to apply them to the entire river basin.

Results

Scales ranging from the laboratory to river basins are addressed with the potential to help improve river basin management. The project emphasizes, thus, linking basic research and management practices in a single framework. In fact, one of the main objectives of SCARCE is to act as a bridge between the scientific and the management and to transform research results on management keys and tools for improving the River Basin Management Plans. Here, we outline the general structure of the project and the activities conducted within the ten Work Packages of SCARCE.     

实时荧光定量PCR对A2/O短程硝化系统内氨氧化菌的定量分析

通过控制好氧区低DO浓度以及缩短好氧实际水力停留时间(actual hydraulic retention time,AHRT),在处理低C/N比实际生活污水的A2/O工艺中,成功启动并维持了短程硝化反硝化;系统亚硝酸盐积累率稳定维持在90%左右,氨氮去除率在95%以上。通过提取富集氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)的基因组DNA,经两次常规PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳,以纯化回收的DNA扩增片段作为实时荧光定量PCR检测AOB数量的DNA标准品,建立了检测AOB数量的实时荧光定量PCR标准曲线。利用实时荧光定量PCR技术比较了A2/O系统在不同运行条件及亚硝酸盐积累率情况下AOB菌群数量。结果表明,随着系统亚硝酸盐积累率的上升,系统内AOB菌群数量也大幅上升。全程硝化和短程硝化时,系统内的AOB菌群数量分别为5.28×109cells/g MLVSS和3.95×1010cells/g MLVSS。此外,亚硝酸盐积累率的下降相对于AOB菌群数量的下降有一定的滞后性。     

滇池湖湾大水域种养水葫芦对水质的影响分析

为了探讨大水域种养水葫芦对滇池湖湾水质的影响,于2010年8—10月对滇池白山湾约70 hm2水葫芦种养区域的水质特征进行动态监测。结果表明,水葫芦区水体中总磷、总氮及高锰酸钾指数从9月中旬后开始逐步上升。水葫芦区水体溶解氧、pH较近水葫芦区和远水葫芦区显著降低,但水葫芦区溶解氧仍维持在较高水平;总磷、总氮及高锰酸钾指数较近水葫芦区和远水葫芦区显著升高;在水葫芦周围水体（近水葫芦区）水质得到明显改善,表现为水体透明度显著高于水葫芦区及远水葫芦区,总磷、正磷酸盐、总氮及叶绿素a明显低于水葫芦区及远水葫芦区。     

铁盐和铝盐混凝对印染废水生化出水中溶解性有机污染物的去除特性

以三氯化铁和硫酸铝为混凝剂,印染废水二级生化出水为研究对象,并利用XAD-8/XAD-4吸附树脂联用技术将印染废水生化出水中溶解性有机物分为疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物,通过小试实验探讨了2种混凝剂对生化出水中各类溶解性有机物的去除效果及特点。实验结果表明,对于该印染废水的生化出水,溶解性有机物的主要成分是疏水性物质,以DOC表征时占总DOC的75%,其中疏水酸约占41%,疏水性物质也是引起色度的主要物质,所占比例以ADMI7.6表征时为89%,其中以非酸疏水物质的贡献最大,达到52%,并且非酸疏水物质中不饱和双键或芳香环有机物的含量较高。在三氯化铁和硫酸铝各自最佳的混凝条件下,均能够有效去除由疏水性物质（疏水酸和非酸疏水物质）引起的色度,但三氯化铁对弱疏水性物质以及亲水物质的去除率高于硫酸铝,这使得三氯化铁对印染废水生化出水中的溶解性有机物的去除效果优于硫酸铝。并且三氯化铁和硫酸铝混凝工艺均能明显降低生化出水的毒性。     

旋转填料床/柠檬酸盐法吸收-解吸SO2

提出采用旋转填料床结合柠檬酸盐法脱除烟气中SO2的方法,考察了旋转填料床转子转速、液气比、初始柠檬酸根浓度和初始pH值等因素对脱硫效率的影响。结果表明,采用超重力法超重机转子转速为1 000 r/min、液气比为7L/m3、初始柠檬酸根浓度为1.5 mol/L、吸收液的初始pH值为5.0,脱硫效率稳定在99%左右。研究了水蒸气汽提法解吸SO2时初始柠檬酸根浓度、初始pH值、SO2浓度、富液流量和水蒸气流量对解吸效率的影响,得出了影响SO2解吸率的基本规律,并进行了分析。通过实验证明该方法在技术上是可行的,具有良好的应用前景。     

莱特生物强化技术处理高浓度有机废水的中试

采用莱特生物强化技术(LTBR—Littoral BioReactor),对兰州石化公司化工园区高浓度有机废水进行了中试试验,进行了正常运行的常规标定、水量冲击标定、浓度冲击标定。结果表明:采用LTBR生物处理工艺,使用特效微生物和营养基质,可以在高COD、高含盐等不利条件下正常进行有机物降解,达到了必须将废水中的COD降至2000mg/L以下的试验要求,为处理高浓度有机化工废水的工程应用开辟了新思路。     

维生素和酮苷生产废水中难降解污染物的溯源研究

研究了维生素和酮苷生产过程中各生产工段排水的生物降解特性,评价了各生产工段对生产废水中难降解有机物的贡献率,追溯了可能的难降解特征污染物。结果表明,维生素生产废水中的难降解物质主要来自W1-1、W1-3、W1-5和W1-6生产工段,甲醛、丁烯酮、醛酮聚合物和吡啶可能是导致生产废水难降解的重要原因;酮苷生产废水中的难降解物质主要来自W2-1、W2-3和W2-7生产工段,氯代有机溶剂和苯环类物质可能是导致生产废水难降解的重要原因。建议根据具体生产工段排水的水质特征,有针对性地进行物化处理,提高废水可生化性。     

萃取净化电镀含镉废水

研究了二壬基萘磺酸(DNNSA)形成的微乳液从模拟含镉废水中萃取镉离子的工艺条件。分别考察了相体积比(O/A)、萃取时间、温度及萃取剂浓度对废水中镉离子萃取的影响。结果表明,萃取平衡时间为10 mim,降低温度及增加萃取剂浓度均有利于萃取。紫外光谱证实当DNNSA萃取镉时,所形成萃合物对萘环的结构无影响,且不会破坏微乳相的结构;分子荧光光谱表明镉离子对配体DNNSA有荧光猝灭作用。     

臭氧氧化法深度处理生活垃圾焚烧厂沥滤液

采用臭氧氧化法对生活垃圾焚烧厂沥滤液经生化处理后的废水(称沥滤液生化处理水)进行深度处理。实验结果表明,COD降解速率随废水pH的提高明显增加,其中pH=10.5时的COD降解速率常数约为pH=4时的5.8倍。在臭氧投量为52.92 mg/min、pH=10.5的条件下反应70 min后,UV254和COD去除率分别达到84.7%和59.3%。向反应体系投加叔丁醇后COD去除率下降了约15%,由羟自由基氧化去除的COD占总COD去除量的26.7%。毒性实验结果表明,沥滤液生化处理水的96 h-EC50为38%,经臭氧氧化进一步处理后出水的96 h-EC50为77%,表明经臭氧深度处理后沥滤液生化处理水的毒性明显降低。     

基于方波溶出伏安法的电化学传感器检测水体中痕量铅

基于方波溶出伏安法运用丝网印刷电极探索了一种利用电化学传感器检测水样中痕量铅的方法.得到了该检测方法的最佳参数:方波频率30 Hz,振幅80 mV,电位增量5 mV;0.5 mol/L的支持电解质(KCl);沉积电位-1.1 V,沉积时间400 s.在该优化条件下,在浓度为25 ～ 500μg/L范围内溶出峰电流与铅离子浓度呈良好的线性关系(R2=0.9945).对于几种其他金属离子的干扰实验结果表明,Mn2的存在严重抑制铅离子的峰电流.